轧机轴承早期剥落原因分析

随着市场竞争力越来越激烈，轧钢厂对轧机轴承的消耗成本控制提出了更高的要求，由于轧机轴承的消耗在线棒材和板带生产成本中占比较大，轴承的寿命提高越来越重要，然而影响轧机轴承使用寿命的因素很多，它们相互作用，相互影响且错综复杂，其中有许多因素还很难用定量的表示方法来显示与轴承使用寿命的直接关系。

这些影响因素可以分为：内在因素（即与轴承本身有关）和外在因素（即与轴承使用有关）的两大类，如下所述：

  a、内在因素

  1）设计：滚动体直径和数量、套圈壁厚、滚动接触有效长度、滚道接触面凸度形状及尺寸。

  2）材料：化学成份、网状碳化物、氧化夹杂物、气孔、裂纹等因素。

  3）制造：零件硬度、金相组织、轴承工作表面烧伤、磕碰划伤、轴承工作表面粗糙度、轴承工作表面母线形状、套圈壁厚差、零件分组差、滚子引导面精度、轴承游隙、零件裂纹、轴承清洁度、残磁、零件工作表层残留应力等。

  b、外在因素

  1）轧机辊系设计：轧机厂家轴承选型（类型、尺寸、负荷、游隙、精度等）， 轴承配合、轴承箱强度、相关零件的形位精度、轴承受力状态、可靠的锁紧、轧辊挠曲变形及轧辊热伸长的解决、可靠的密封和润滑等。

  2）装配：轧辊和轴承箱等相关零件的尺寸和形位精度、装配工具的正确选用和使用、辊颈及轴承箱孔的磨损与变形、热装温度、装配零件及轴承的清洁、磕碰、轴承锈蚀、各相关零件的正确装配位置、装配游隙、预负荷大小、润滑剂选择、润滑剂填充量、润滑剂污染等。

3）轧钢：传动是否平稳、有无引起偏载、力偶矩、冲击大的不正确装配及调整（如窜辊、调整不对中等）、轧制负荷大小、冲击负荷大小及频次、轧机转速、孔型位置分布、轧制温度等。

由于轴承旋转时外圈是静止不动的，负载区一直存在于外圈的某个固定区域（上辊上部、下辊下部）这就决定了外圈相对于于其他部件是较易疲劳部位。

而加速外圈疲劳速度的因素往往由以下几点造成：

1）辊系密封不好，冷却水混合颗粒物（氧化铁皮）浸入轴承内部，破坏润滑油膜使金属与金属直接接触磨损并造成应力集中点，形成疲劳剥落。

2）轴承游隙偏大，造成轴承承载负荷包角减小，使滚动体承载个数变少，内圈及外圈单位面积受力增大。

3）轴承外圈与轴孔配合间隙过大，轴承座的长时间使用，使轴承座孔磨损变大，而轴承外径不变或减小，使轴承外圈负荷包角的有效角度减小，致使套圈负荷区域变小，承载变相增大，外圈得不到轴承座的有效刚性支撑，同时存在变形椭圆，共同致使外圈负荷区域过早疲劳。

4）轴承箱自身壁薄刚性差，轴承没有良好的刚性支承，轴承外圈随轴承箱孔反复变化，使负荷区材料过早疲劳。

5）材料存在缺陷，轴承加工存在应力集中的地方，造成没有疲劳就出现断裂，或者冲击负荷过大，导致脆性断裂。

6）安装不到位，轧辊有挠曲，外壳有锥度，造成轴承单列滚道出现早期剥落。

7）外圈单滚道受力，轴承箱体变形，四列圆柱滚子轴承外油沟部位出现凸起或翻边，滚动体碎裂等，都会使外圈局部受力过大造成断裂。

内圈内径与轴为过盈配合，工作时随着轧辊转动，负荷区域不是固定的，从而内圈的损坏概率比外圈要相对小很多，而造成内圈损坏的因素往往有以下几点：

1）过盈量偏小，轴承在工作时温度往往不会低于60°，如过盈量偏小，由于热胀冷缩（轧辊与轴承内圈的膨胀系数不同）内圈与轴会发生相对的滑动摩擦，极易导致轴承内圈的轴向断裂、端面磨损、滚道疲劳，严重时会导致摩擦产生大量的热导致烧损、抱死。

2）轴承偏载荷，由于四列圆柱滚子轴承不具有任何的调心性能，任何的不对中就都将会造成轴承的偏载，四列滚动体不能均匀的分担轧制时产生的径向力，容易导致外侧滚道承载偏大导致滚道下沉。

3）过盈量过大，当轴承工作时咬钢及抛刚的瞬间，导致内圈的轴向开裂。

4）杂质的入侵，过多的氧化铁皮，导致轴承滚道与滚动体表面产生压痕、磨损变大、润滑失效等等，最终造成内圈滚道表面剥落，严重导致轴承抱死。

5）原材料存在缺陷，如：a、原材料存在应力集中的缺陷或加工过程中存在磨加工缺陷，在安装时会出现纵裂，或刚刚使用就出现纵裂;b、原材料局部存在缺陷，内圈滚道局部存在热处理的软点，造成其滚道局部出现疲劳。

6）轴承的润滑存在问题、轧制负荷过大、有异物进入轴承内部等，造成内圈滚道早期出现疲劳点蚀。

c、滚动体断裂、碎裂

滚动体是连接轴承内圈和外圈非常重要的零部件，它的断裂或碎裂往往伴随着内圈滚道的早期失效，造成滚动体损坏的因素一般有以下几点：

1. 多数在靠边的一列滚子承受负荷较大，造成滚子边缘受力过大而崩块，一般有一粒或几粒滚子端面与柱面倒角出现约45°的崩块。

2. 原材料存在表面的拉裂，或者滚子与滚道出现滑动，产生疲劳、烧伤，从而产生裂纹，引起滚子出现轴向对半劈开的断裂。

3. 安装时滚子受到较大的冲击，在其端面造成损伤，引起滚动体断裂。

4. 四列圆柱滚子的游隙不一致，四列圆柱滚子轴承有两个外圈组件，其中一组损坏，更换时没有整套的更新，只换其中的一件，造成单列滚子受力过大引起断裂或碎裂。

5. 个别滚子损坏，随便找个差不多的滚子替换，造成滚子断裂或碎裂。

d、保持架的掉块或兜孔磨损变形

轴承保持架的作用是等分滚动体提供供油空间，基本不受载荷，而在热轧带的工况环境下，轴承工作时往往有以下几点造成轴承保持架的损坏：

1. 冷却水冲涮轧材表面的氧化铁皮或其它异物，通过密封进入保持架兜孔，使滚动体转动受阻，另一排滚动体还要运转造成一列保持架齿的部分或全部断裂。

2. 氧化铁皮混合冷却水进入轴承内部后，侵蚀油脂、固化油脂，部分聚集在承载区（多为下辊）填满滚动体滚道边缘，阻塞滚动体导致保持架受力，最终导致变形、掉齿。

3. 由于滚动体碎裂，造成保持架卡死、断齿。

4. 在安装时，保持架受到冲击，造成变形（同时伴随着掉滚子）。

5. 定位轴承轴向定位间隙过大，远远超过主轴承的轴向间隙，往往造成滚动体端面与轴承外圈挡边磨损，同样致使保持架异常受力，最终引起掉块、滚动体脱落。

为了满足客户对轧机轴承日益提高的要求，北轴（洛阳）轴承制造有限公司（原北京轴承厂·简称北轴）生产基地严守原材料质量关、使用先进的设备、技术和管理，百分之百满足用户要求为宗旨，为轧机轴承的应用提供整体解决方案。

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——北轴·刘江